Introdução
A pureza dos produtos farmacêuticos e alimentícios anda de mãos dadas com sua qualidade. As substâncias fornecidas não devem conter contaminantes que possam ser prejudiciais a um organismo. Especialmente em formulações, os contaminantes não devem interferir no ingrediente ativo e, portanto, impedir seu funcionamento adequado. Por esses motivos, o site purity determination é essencial para substâncias medicamentosas, cosméticas e alimentícias.
No presente exemplo, a pureza do Nipagin foi determinada. Esse pó branco é conhecido pelo nome químico de metilparabeno (figura 1) e é usado como conservante em cosméticos, medicamentos e alimentos com o nome E218 [1, 2].
A norma ASTM E928-08 descreve o procedimento para purity determination por meio de medições de DSC. Ela leva em conta que "a faixa de Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). temperatura de fusão de um composto se amplia à medida que o nível de impureza aumenta" [3]. Esse método é aplicável a misturas com impurezas que se dissolvem na Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão e são insolúveis no cristal, ou seja, para o que é conhecido como impurezas eutéticas.
Condições de teste
A importância da resistência térmica - Solução de software que economiza tempo, NETZSCH
As mudanças de temperatura durante uma medição de DSC geralmente são medidas no lado da referência. A temperatura "verdadeira" da amostra depende da resistência térmica entre os cadinhos de referência e de amostra, bem como da entalpia dos processos que ocorrem na amostra. Como o conhecimento da temperatura correta da amostra desempenha um papel importante na determinação da pureza, a resistência térmica deve ser calculada antes dos testes.libraNo software NETZSCH Proteus® para DSC, o cálculo da resistência térmica ocorre simultaneamente com o cálculo da temperatura e da entalpialibra, de modo que as curvas resultantes mostram automaticamente a temperatura real dentro da amostra.
Medições
Antes das medições com o DSC 204 F1 Phoenix® , as panelas Concavus® feitas de alumínio foram lavadas com acetona e aquecidas a 425°C por um minuto. Depois de colocar a amostra (massa da amostra: 2,12 mg) no cadinho, ele foi hermeticamente fechado e posicionado na célula de DSC.
A faixa de temperatura deve ser escolhida com cuidado para iniciar o aquecimento bem antes da Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão, pois o Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica).ponto de fusão pode ser reduzido pela influência de impurezas. Além disso, é preciso considerar a pré-Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão, que é mínima em materiais muito puros, mas pode aumentar com o aumento da contaminação.
No primeiro segmento, a amostra foi aquecida da temperatura ambiente até 100°C a uma taxa de aquecimento de 20 K/min. No segmento seguinte, a taxa de aquecimento foi reduzida para 0,7 K/min e a temperatura foi aumentada para 130°C. Durante todo o experimento, a célula DSC foi purgada com nitrogênio seco.
Resultados do teste
A Figura 2 mostra a curva DSC do segundo segmento de aquecimento. O pico EndotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é endotérmica se for necessário calor para a conversão.endotérmico resulta da Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão do Nipagin. A temperatura de início detectada em 125,4 °C está de acordo com o valor da literatura para a Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). temperatura de fusão (125,2 °C [1]).
Para o cálculo da pureza, é usada a equação de Van't Hoff, conforme descrito no método A da ASTM E928-08:
TS: temperatura da amostra [K]
T0: Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). temperatura de fusão do Nipagin puro [K]
R: constante do gás (= 8,314 J/mol-1-K-1)
X: fração molar da impureza
H: calor de fusão [J-mol-1], calculado a partir da área do pico
F: fração fundida
O gráfico de Van't Hoff é uma exibição gráfica dos dados do site purity determination. Ele compara os dados de medição reais de 1/F (o recíproco da fração do pico de fusão) com a temperatura na qual essa quantidade de fusão é observada. Esses dados geralmente são não lineares; a não linearidade aumenta com a diminuição da pureza. O desvio da linearidade é causado pela pré-derretimento, que não pode ser detectado por meio da DSC. Deve-se observar que a curvatura é influenciada pelo programa de temperatura da medição de DSC (início muito próximo ao pico de fusão) e pelos limites para o cálculo da área do pico (por exemplo, limite esquerdo muito próximo ao pico de fusão).
Para a linearização da curva, o software calcula um valor revisado para F adicionando um fator de correção c à área total e a cada área fracionária. Esse procedimento finalmente alcança a linearidade da curvaTs=f(1/F).
Além disso, o peso molecular deve ser inserido no software para calcular o valor de mole%.
A Figura 3 exibe os dados observados e os corrigidos (curva linear).
A pureza é calculada a partir da inclinação dos dados lineares corrigidos. O Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica).ponto de fusão teórico do material 100% puro também pode ser obtido a partir do gráfico como o ponto em que a fração fundida (1/F) é 0 (T fusão pura na caixa da Figura 3). Ele chega a 126,063 °C em comparação com a Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). temperatura de fusão de 125,995 °C. O software NETZSCH Purity calcula que o teor de impureza da amostra de Nipagin medida é de 0,14 mole-%.
Os resultados só são confiáveis quando os dados ajustados mostram linearidade, o nível de pureza é superior a 98,5% e o fator de correção c é inferior a 20% [3].
Após a medição, a amostra foi pesada novamente para garantir que não houvesse perda de massa durante a medição. Uma alteração na massa inicial indicaria a evaporação de voláteis, o que resultaria em um efeito EndotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é endotérmica se for necessário calor para a conversão.endotérmico. Assim, o pico EndotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é endotérmica se for necessário calor para a conversão.endotérmico não seria causado apenas pela fusão, mas também pela liberação de voláteis. Isso distorceria a avaliação do pico.
Conclusão
O método DSC oferece uma maneira fácil de determinar a pureza de materiais cristalinos puros. A pureza é calculada usando a taxa de fusão do material sob investigação. A partir do pico de fusão do DSC, a depressão do Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica).ponto de fusão é determinada, o que está diretamente relacionado à presença de impurezas.
Um pré-requisito para purity determination por meio de DSC é que as impurezas se dissolvam na fusão e sejam insolúveis no cristal. Para que o purity determination seja correto, a sublimação da amostra também deve ser evitada.